受限空間中溫敏性聚合物對(duì)酶的熱保護(hù)作用.pdf

1、酶作為一種性能優(yōu)越的生物催化劑，在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，然而許多酶在高溫時(shí)容易相互聚集而失去活性，這嚴(yán)重阻礙了酶的應(yīng)用化。熱聚集的發(fā)生是因?yàn)槊冈谧冃詴r(shí)肽鏈展開暴露了其中的疏水位點(diǎn)，所以用疏水性材料將變性酶隔離開是防止酶失活的一種重要方法。然而在水溶液中，由于相轉(zhuǎn)變速度的不同，溫敏性聚合物在高溫時(shí)不能有效地與變性酶（以碳酸脫水酶為模型酶）復(fù)合在一起，以實(shí)現(xiàn)隨環(huán)境溫度變化自發(fā)保護(hù)酶的目的。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種保護(hù)酶免受熱失活的

2、新方法。
　　首先，將溫敏性聚合物聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)與碳酸脫水酶一同封裝入由反相微乳液構(gòu)筑的受限空間中，高溫時(shí)PNIPAAm在受限空間中形成納米尺度的聚集體，這種聚集體既有大的比表面積又有疏水表面，能夠通過(guò)疏水相互作用吸附變性的酶，以防止酶分子之間發(fā)生聚集。低溫時(shí)，PNIPAAm變得親水，自發(fā)地將酶分子釋放出來(lái)，使其恢復(fù)活性。經(jīng)酶活性測(cè)試證明，這種保護(hù)方法可以有效防止碳酸脫水酶的熱失活（保護(hù)效率可達(dá)83.2％）

3、。
　　脂肪酶是一種具有油水界面活性的酶，對(duì)許多非水介質(zhì)中的酶促反應(yīng)非常重要，但是它的使用也因聚集失活而受到了諸多限制。利用兩種具有不同LCST的溫敏性聚合物PNIPAAm和聚2-（2-甲氧基乙氧基）乙基甲基丙烯酸酯(PMEO2MA)，有效提高了兩種脂肪酶在微乳液中的熱穩(wěn)定性，以及在環(huán)境溫度下的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，同時(shí)不會(huì)破壞酶自身的界面活性。這不僅證明了這種保護(hù)方法的有效性和通用性，而且擴(kuò)展了該方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此外，我們還對(duì)可能影響

4、熱穩(wěn)定性提高效果的幾種因素進(jìn)行了分析，并通過(guò)多種表征手段分析了整個(gè)保護(hù)過(guò)程，提出了作用機(jī)理。
　　多亞基酶的熱失活過(guò)程比較復(fù)雜，其失活的第一步通常是亞基解離。僅憑借與材料的疏水相互作用不足以防止亞基解離的發(fā)生，因此我們合成了一種溫敏性共聚物，接枝有PNIPAAm的殼聚糖（chitosan-g-PNIPAAm），它能隨溫度變化發(fā)生可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變。這種共聚物與多亞基酶共存于受限空間中時(shí)，能起到穩(wěn)定多亞基酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)，防止其亞基解